磚混結(jié)構(gòu)加固加層改造設(shè)計(jì)與施工實(shí)例分析

0 引言

磚混結(jié)構(gòu)房屋是我國(guó)民用建筑中最為普遍的結(jié)構(gòu)體系。建國(guó)以來至20世紀(jì)80年代以前，城鎮(zhèn)建筑幾乎全部采用這類結(jié)構(gòu)體系。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，用房問題已成為城鎮(zhèn)中亟待解決的重要矛盾之一。而我國(guó)人口眾多，經(jīng)濟(jì)上仍不發(fā)達(dá)，這決定我國(guó)舊的磚混結(jié)構(gòu)房屋必須盡可能進(jìn)行改造利用，而不能采取全部推倒重建的方針［1］。特別是在無新建場(chǎng)地，建設(shè)資金少而不允許拆舊建新的情況下，為了改善用房緊張，增加使用面積和增加建筑物的使用功能，加層加固改造成為建設(shè)方最理想的選擇［2］。隨著建國(guó)初期大部分房屋使用年限的臨近，房屋加固已成為一種趨勢(shì)。

本文通過工程實(shí)例，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)中加固加層方案的選擇及施工中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)和探討。

1 工程概況

實(shí)驗(yàn)樓加固加層改造工程系三層內(nèi)廊式混合結(jié)構(gòu)(中間門廳部分為四層)，建于1963 年，樓長(zhǎng) 88．8 m、寬 14．24 m ～17．84 m，層高3．80 m，內(nèi)廊寬2．4 m，開間多為3．6 m。原設(shè)計(jì)由江蘇省建設(shè)廳勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)?；A(chǔ)采用墻下毛石混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)以堅(jiān)硬粘土作為持力層。上部采用240厚(局部370厚)磚墻，磚設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)100號(hào)、砂漿50號(hào)、基礎(chǔ)毛石為100號(hào)。原有結(jié)構(gòu)未設(shè)置構(gòu)造柱，但沿墻每開間均設(shè)附壁配筋磚柱，局部大空間采用預(yù)制混凝土梁承重。樓板采用預(yù)制多空樓板屋蓋，內(nèi)廊為預(yù)制混凝土小平板樓蓋，衛(wèi)生間、樓梯間為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，僅在外墻設(shè)置預(yù)制圈梁。原建筑面積4 026 m2，現(xiàn)要求加高為五層，局部六層，總面積為6 700 m2。

2 加層的可行性分析研究

在原有房屋中加層，往往比新建工程考慮的問題更多，加層設(shè)計(jì)應(yīng)在可行性研究及鑒定意見基礎(chǔ)上進(jìn)行。因此可行性分析研究非常重要。對(duì)于加層工程，不僅要對(duì)新增的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，還需要對(duì)原結(jié)構(gòu)作必要復(fù)核，如果不滿足要求必須進(jìn)行加固。加固方案主要根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果、可靠性差異程度和原因，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工條件，按安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理原則選擇?，F(xiàn)根據(jù)房屋安全鑒定處對(duì)原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測(cè)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及抗震性較差，不滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。但房屋主體結(jié)構(gòu)較為完善，可對(duì)該房屋先期進(jìn)行抗震加固處理，等抗震加固補(bǔ)強(qiáng)后再進(jìn)行加層加固改造。在加層設(shè)計(jì)中需解決的主要問題是驗(yàn)算加層后的地基基礎(chǔ)、墻體結(jié)構(gòu)等能否滿足承載力和正常使用極限狀態(tài)的要求，解決新舊構(gòu)件連接問題。

3 承載力驗(yàn)算及加固措施

3．1 基礎(chǔ)驗(yàn)算及加固

經(jīng)鑒定原基礎(chǔ)沉降變形穩(wěn)定，改造工程在加層情況下，按改造后建模復(fù)核計(jì)算，局部不滿足，應(yīng)擴(kuò)大基礎(chǔ)斷面以滿足新增荷載要求，新老基礎(chǔ)通過鋼筋拉結(jié)，以保證新舊基礎(chǔ)協(xié)同工作(如圖1所示)。

基礎(chǔ)加固施工應(yīng)注意部分:

1)加固工作不應(yīng)破壞原有結(jié)構(gòu)，一般情況下宜少擾動(dòng)原有地基基礎(chǔ)，同時(shí)不應(yīng)擾動(dòng)土的原狀結(jié)構(gòu)，如經(jīng)擾動(dòng)，應(yīng)挖除擾動(dòng)部分，用毛石回填;

2)基礎(chǔ)挖槽后應(yīng)由設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)單位等共同驗(yàn)槽，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理;

3)開挖基槽時(shí)應(yīng)注意對(duì)原建筑物的影響，對(duì)其主要承重結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)支撐，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)采取卸載措施;

4)基礎(chǔ)加固時(shí)應(yīng)對(duì)與原混凝土構(gòu)件的連接部位進(jìn)行鑿毛，除去浮渣、塵土、沖洗干凈，涂刷水灰比為0．4～0．45的水泥漿一道;

5)與舊墻體連接部位應(yīng)清除干凈，用水沖刷。新老基礎(chǔ)通過植筋進(jìn)行拉結(jié)，植筋時(shí)應(yīng)保證將植筋孔清理干凈，砌體植筋與混凝土植筋由于材質(zhì)及強(qiáng)度不同，應(yīng)做好對(duì)植筋質(zhì)量的控制及植筋膠的選擇(可選擇用環(huán)氧膠泥錨固)［4］，以保證新舊基礎(chǔ)協(xié)同工作;

6)施工時(shí)應(yīng)重視施工監(jiān)測(cè)，以保證施工質(zhì)量和施工安全。

圖1 基礎(chǔ)加固圖

3．2 墻體強(qiáng)度驗(yàn)算、抗震驗(yàn)算及加固措施

經(jīng)驗(yàn)算，除三層墻體受壓承載力滿足要求外，一、二層受壓承載力及所有層抗震驗(yàn)算均不滿足要求，必須進(jìn)行加固。對(duì)抗震及抗壓不能滿足加層設(shè)計(jì)要求的墻體，目前可采用的加固方法主要有鋼筋網(wǎng)水泥漿法加固、鋼筋混凝土板墻加固、增設(shè)圈梁、構(gòu)造柱、鋼拉桿等［3］。

根據(jù)本工程原有結(jié)構(gòu)未設(shè)置構(gòu)造柱，但沿墻每開間均設(shè)附壁配筋磚柱的特點(diǎn)，選擇將原有的壁柱采用鋼筋混凝土圍套加固法加固，具體做法見圖2，同時(shí)在內(nèi)縱墻與橫墻交界部位間隔增設(shè)構(gòu)造柱，縱墻與山墻交界處增設(shè)構(gòu)造柱，內(nèi)墻在增設(shè)構(gòu)造柱相應(yīng)部位設(shè)鋼拉桿，與原結(jié)構(gòu)外墻預(yù)制圈梁形成整體。構(gòu)造柱處增加現(xiàn)澆混凝土局部擴(kuò)展基礎(chǔ)，并確保與磚墻有可靠連接，以保證新舊基礎(chǔ)協(xié)同工作。

原有三層屋面全部掀除，墻體部位設(shè)置現(xiàn)澆圈梁。屋面及樓面均為現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，與原有構(gòu)造柱及壁柱部分連為一體，以滿足建筑物的整體性及抗震性的要求。墻體采用單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固及雙面砂漿面層加固法加固墻體。

圖2 鋼筋混凝土圍套加固壁柱

圖3 新增構(gòu)造柱與墻體的連接

采用鋼筋混凝土圍套加固法加固壁柱及增加構(gòu)造柱施工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)及體會(huì):

1)對(duì)于無筋磚壁柱，豎向鋼筋應(yīng)通長(zhǎng)設(shè)置，下端伸至基礎(chǔ)頂面，中間穿過各樓層，上端伸至加固層上層樓板表面，箍筋分開口，閉合兩種，箍筋應(yīng)穿過主梁，當(dāng)梁高小于400 mm時(shí)，可于梁上下表面用較大直徑的加強(qiáng)箍等代［3］;

2)對(duì)于穿板部分，樓板鉆孔不得截?cái)喟邃摻?

3)將墻與混凝土結(jié)合面上的粉刷層鏟除干凈，并鑿開灰縫，鑿開深度凹入墻面5 mm，最后用壓力水沖洗干凈，并沖水濕透［5］;

4)針對(duì)施工單位提出的閉合箍筋綁扎起來較為困難的問題，我們采用兩根“U”形箍錯(cuò)開焊接或綁扎的方法代替原有圖集做法，既保證了施工效果，又解決了施工困難。對(duì)于閉合箍筋墻鉆孔部分，現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范及圖集對(duì)鉆孔大小一般均未作要求，施工單位一般選擇鉆孔直徑稍大于鋼筋直徑。但由于構(gòu)造要求，箍筋端口應(yīng)有彎頭，施工起來較為困難。同時(shí)由于墻體為磚砌體，房屋使用時(shí)間較長(zhǎng)，鉆孔時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)墻體的破壞，進(jìn)一步加大了施工難度。

根據(jù)工程實(shí)際，我們選擇用D50鉆孔機(jī)(水鉆)進(jìn)行鉆孔，鋼筋綁扎結(jié)束后用細(xì)石混凝土填實(shí)，此方法既能減少鉆孔對(duì)墻體的損害，同時(shí)又解決了鋼筋綁扎困難的問題，又能保證墻體與鋼筋之間混凝土密實(shí)，從而增加了鋼筋與墻體的粘結(jié)力，進(jìn)一步提高了強(qiáng)度及整體性;

5)新增構(gòu)造柱要注意與原有墻體的連接，具體做法見圖3［3］。

墻體加固具體做法:

1)一層所有外墻外側(cè)均采用單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固墻體，采用M10水泥砂漿噴射法施工，厚度取35單面。外墻內(nèi)側(cè)采用單面砂漿面層加固法加固墻體，采用M10混合砂漿噴射法施工，厚度為25(單面厚度)。內(nèi)墻采用雙面砂漿面層加固法加固墻體，采用M10混合砂漿噴射法施工，厚度為25(單面厚度);

2)二、三層所有內(nèi)外墻均采用雙面砂漿面層加固法加固墻體，M10混合砂漿噴射法施工，厚度為25(單面厚度)。為了控制噴射混凝土的厚度和平整度，可以采取如下措施:在噴射混凝土之前可用1∶3水泥砂漿打灰餅點(diǎn)，灰餅點(diǎn)的縱向和水平方向間距為1．5 m，噴射混凝土?xí)r，由于混凝土表面粗糙不平，可以在混凝土初凝后迅速用鋁合金杠尺按照灰餅點(diǎn)的厚度刮平，允許偏差控制在+5 mm～－3 mm，這樣既控制墻面混凝土的厚度和平整度，又起到壓實(shí)混凝土的作用。

墻體加固時(shí)應(yīng)注意:

1)鏟除原墻抹灰層，將灰縫剔除至深5 mm～10 mm，用鋼絲刷刷凈殘灰，吹凈表面灰粉，灑水濕潤(rùn)，噴素水泥漿一道;

2)墻體存在裂縫時(shí)，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行壓力灌漿處理;

3)所有墻體拆除時(shí)均應(yīng)采用靜力切割。

4 加固加層施工對(duì)施工技術(shù)的要求

由于加固改造工程施工較為復(fù)雜，技術(shù)要求相對(duì)較高，涉及的加固改造方法較多，這就對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)提出了較高要求。設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)單位及監(jiān)理單位必須通力協(xié)作，嚴(yán)格按照各專業(yè)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行施工，嚴(yán)把技術(shù)質(zhì)量關(guān)。同時(shí)，加固改造工程應(yīng)由有資質(zhì)且熟悉該工藝的專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行施工。施工單位應(yīng)結(jié)合加固改造工程特點(diǎn)編制施工組織設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工，改造之前應(yīng)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)結(jié)構(gòu)是否與甲方提供的圖紙一致，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。

原屋頂拆除時(shí)，在拆除進(jìn)程中不能采用任何突然的沖擊力或撞擊力，不能用大錘猛敲，清除下來的材料及雜物等不應(yīng)集中堆放在樓板上，應(yīng)隨清隨運(yùn)走并堆碼成方。

5 結(jié)語

1)加層加固設(shè)計(jì)方案選取過程中，在滿足承載能力要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量使用施工方便，工效高，對(duì)原結(jié)構(gòu)受力影響小的加固方法。力求技術(shù)先進(jìn)可靠，工藝簡(jiǎn)便可行;

2)加層加固工程要特別注意安全，當(dāng)加層必須加固時(shí)，一定要做到先加固再加層;

3)加固施工重視施工監(jiān)測(cè)，可以保證施工質(zhì)量和施工安全;4)加固應(yīng)按有關(guān)規(guī)定設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，并進(jìn)行沉降跟蹤觀測(cè)。舊房改造是我國(guó)國(guó)情所需，在很多大、中城鎮(zhèn)都有所實(shí)施。從上述分析來看，舊房改造的關(guān)鍵是盡可能減少對(duì)原受力結(jié)構(gòu)的影響和破壞，如何對(duì)受到影響和破壞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以及如何提高新老結(jié)構(gòu)共同工作的協(xié)調(diào)性。

［1］王詩(shī)文．磚混結(jié)構(gòu)房屋改造的抗震構(gòu)造措施［J］．安徽建筑，2001(4):80-81．

［2］梁自力．多層磚混結(jié)構(gòu)房屋加層改造設(shè)計(jì)［J］．企業(yè)科技與發(fā)展，2009，262(16):131-134．

［3］03SG611，磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)［S］．

［4］李小敏．某磚混結(jié)構(gòu)的加層改造設(shè)計(jì)［J］．四川建筑，2007，27(6):138-142．

［5］謝建平．磚混房屋結(jié)構(gòu)的加層設(shè)計(jì)與施工［J］．廣東水利水電，2002(6):30-31．